■ 仝俊峰 栗正新/文河南工业大学材料科学与工程学院
数据库技术可以将有关磨料磨具及制品的原材料、辅助材料、工艺、设备、产品标准等技术和管理信息等进行完整、规范、科学、准确、一致性管理，从而可以方便快捷、全面准确地查找关于磨料磨具及制品研究的新材料、新工艺、新设备和新检测仪器等技术资料及最新前沿科技动态，为科技、管理人员提供参考。磨料磨具数据库的建立，将为磨料磨具行业的生产建设和经营活动提供系统性、时效性和实用性的信息服务，还可以促进本行业企业之间的沟通，本行业与相关行业之间的沟通，以及中国和国外同行业之间的交流与合作。
1、磨料磨具数据库简介
1.1 数据库的发展
数据库（Database）是按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库。上世纪60年代，基于层次数据模型和网状数据模型以及上世纪70-80年代关系数据库理论的迅速发展使数据库技术有了长足的进步。关系数据库有严格的数学基础，简单清晰，易于理解和掌握，因此发展迅速。上世纪80年代以来，数据库得到了迅猛的发展，其主要特征表现在数据库技术的发展涉及到各种工程和科技领域，如分布式数据库、工程数据库、模糊数据库、并行数据库以及多数据库等。
1.2 数据库结构
现代数据库系统结构都为一种结构，分别为应用层、模式层和存储模式。它们之间的关系如图1：
现代数据库系统结构
1.3 数据库特点
(1)实现数据共享。
数据共享包含所有用户可同时存取数据库中的数据，也包括用户可以用各种方式通过接口使用数据库，并提供数据共享。
(2)减少数据的冗余度。
同文件系统相比，由于数据库实现了数据共享，从而避免了用户各自建立应用文件。减少了大量重复数据，减少了数据冗余，了数据的一致性。
(3)数据的性。
数据的性包括数据库中数据库的逻辑结构和应用程序相互，也包括数据物理结构的变化不影响数据的逻辑结构。
(4)数据实现集中控制。
文件管理方式中，数据处于一种分散的状态，不同的用户或同一用户在不同处理中其文件之间毫无关系。利用数据库可对数据进行集中控制和管理，并通过数据模型表示各种数据的组织以及数据间的联系。
(5)数据一致性和可性，以确保数据的安全性和可靠性。
主要包括：①安全性控制：以防止数据丢失、错误更新和越权使用；②完整性控制：数据的正确性、有效性和相容性；③并发控制：使在同一时间周期内，既允许对数据实现多存取，又能防止用户之间的不正常交互作用；④故障的发现和恢复：由数据库管理系统提供一套方法，可及时发现故障和修复故障，从而防止数据被。
(6)故障恢复。
由数据库管理系统提供一套方法，可及时发现故障和修复故障，从而防止数据被。数据库系统能尽快恢复数据库系统运行时出现的故障，可能是物理上或是逻辑上的错误。比如对系统的误操作造成的数据错误等。
1.4 数据库的应用
由于计算机技术、计算理论的迅速发展，许多更加复杂、大型的计算成为可能，使得在材料研究领域采用计算方法来研究材料的结构和性能，并指导实验研究成为一种新的研究方向。用计算方法来研究材料，对材料的性能进行预测和指导，就是根据相关理论，采用合适的计算模型和计算方法，确立材料的理论模型，有目的地指导制备所需性能的材料。
2、磨料磨具数据库的设计
2.1 规划阶段
对于数据库系统，特别是大型数据库系统或大型信息系统中的数据库群，规划阶段是十分必要的。规划的好坏将直接影响到整个系统的成功与否，对企业组织的信息化进程将产生深远的影响。
（1）系统调查。经调查，磨料磨具数据库规划为八大类，其结构图如图2所示：
磨料磨具数据库数据结构图
（2）可行性分析。从技术、经济、效益、法律等诸方面对建立数据库的可行性进行分析。
（3）确定数据库系统的总目标和制订项目开发计划。
2.2 需求分析阶段
这一阶段由计算机人员（系统分析员）和用户双方共同收集数据库所需要的信息内容和用户对处理的需求，并以需求说明书的形式确定下来，作为以后系统开发的指南和系统验证的依据。
需求分析的工作主要由下面四步组成：
（1）分析用户活动，产生业务流程图
了解用户当前的业务活动和职能，搞清其处理流程（即业务流程）。如果一个处理比较复杂，就要把处理分解成若干个子处理，使每个处理功能明确、界面清楚，分析之后画出用户的业务流程图。
（2）确定系统范围，产生系统范围图
这一步是确定系统的边界。在和用户经过充分讨论的基础上，确定计算机所能进行的数据处理的范围，确定哪些工作由人工完成，哪些工作由计算机系统完成。
（3）分析用户活动涉及的数据，产生数据流图
深入分析用户的业务处理，以数据流图形式表示出数据的流向和对数据所进行的加工。
数据流图（Data Flow Diagram，简记为 DFD）是从“数据”和“对数据的加工两方面表达数据处理系统工作过程的一种图形表示法，具有直观、易于被用户和软件人员双方都能理解的一种表达系统功能的描述方式。
（4）分析系统数据，产生数据字典
数据字典是对数据描述的集中管理，它的功能是存储和检索各种数据描述（称为元数据Metadata）。对数据库设计来说，数据字典是进行详细的数据收集和数据分析所获得的主要。
数据字典中通常包括数据项、数据结构、数据流、数据存储和处理过程五个部分。
2.3 概念设计阶段
概念设计的任务是根据需求说明书中采集的素材，使用某种概念数据模型清楚地表示数据之间的相互关系。用作概念设计的概念数据模型通常选用图形表示的E—R模型或面向对象的OO模型，用这种数据模型设计的数据模式较为直观，易于与用户交流。
2.4 逻辑设计阶段
概念设计的结果是得到一个与DBMS无关的概念模式。而逻辑设计的目的是把概念设计阶段设计的全局概念模式转换成与选用的具体机器上的DBMS所支持的数据模型相符合的逻辑结构（包括数据库模式和外模式）。这些模式在功能上、完整性和一致性约束及数据库的可扩充性等方面均应满足用户的各种需求。
2.5 物理设计阶段
对于给定的基本数据模型选取一个最适合应用的物理结构的过程，称为物理设计。
数据库的物理结构主要指数据库的存储记录格式、存储记录安排和存取方法。显然，数据库的物理设计是完全依赖于给定的硬件和数据库产品的。
2.6 数据库的实现
对数据库的物理设计初步评价完成后就可以开始建立数据库了。数据库实现主要包括以下工作：
（1）定义数据库结构
确定了数据库的逻辑结构与物理结构后，就可以用所选的DBMS提供的数据定义语言（DDL）来严格描述数据库结构。
（2）筛选数据
数据库结构建立好后，就可以向数据库中装载数据了。组织数据入库是数据库实现阶段最主要的工作。
（3）编制与调试应用程序
（4）数据库试运行
数据库试运行也称为联合调试，其主要工作包括：
①功能调试：即实际运行应用程序，执行对数据库的各种操作，测试应用程序的各种功能。
②性能测试：即测量系统的性能指标，分析是否符合设计目标。
③系统测试
④黑盒测试：进行功能测试或数据驱动测试，检查所建的超硬材料数据库软件是否满足要求，功能是否符合功能说明，是否正确的接受输入数据和产生输出信息，并外部文件的完整性。
2.7 数据库的运行与
在数据库试运行结果符合设计目标后，数据库就可以真正投入运行了。数据库投入运行标志着开发任务的基本完成和工作的开始。但这并不意味着设计过程的终结，由于应用在不断变化，数据库运行过程中物理存储也会不断变化，所以对数据库设计进行评价、调整、修改等工作是一个长期的任务，也是设计工作的继续和提高。
3、结语
磨料磨具数据库的建立，能够为企业新产品的开发、生产工艺的改进、先进技术的引进提供可靠有效的技术资料。数据库的信息服务能给企业的生产发展增添活力，产生良好的经济效益。